Ultrassonografia

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Equipamento de ultrassom

A ultrassonografia ou ecografia é um método diagnóstico muito recorrente na medicina moderna que utiliza o eco gerado através de ondas ultrassônicas de alta frequência para visualizar, em tempo real, as estruturas internas do organismo.

Fornece diagnóstico de imagens que complementa aquele feito com raios-X, medicina nuclear e ressonância magnética. Ultrassom não fornece a qualidade de imagem desses outros métodos, e é suscetível a artefatos, mas possui grandes vantagens em relação aos demais exames radiológicos:

  • Não é um exame caro;
  • É um exame presente em diversas clínicas e centros hospitalares;
  • É de rápida execução;
  • É realizado em tempo real;
  • Permite maior contato entre o paciente e o radiologista;
  • Pode ser feito com um instrumento ao lado da cama do paciente;
  • É seguro, pois não utiliza radiação.

Pelo fato de transmitir as imagens em tempo real, tal técnica é muito importante para o estudo do funcionamento dos órgãos.[1]

No entanto, apresenta algumas desvantagens, pois é incapaz de reproduzir imagens que possibilitem o estudo de estruturas muito internas como as protegidas por ossos.

Ultrassom representa a faixa de frequências acima de 20kHz. Os aparelhos de ultrassom utilizam, em geral, uma frequência a qual varia entre 2 MHz e 10 MHz. Aplicações especializadas de ultrassom usam até 50 MHz (20 MHz no caso da ultrassonografia dermatológica. Tais ondas ultrassônicas são emitidas através de uma fonte de cristal piezoelétrico que fica em contato com a pele e recebe os ecos gerados para, em seguida, serem interpretados pela computação gráfica.

A sonda funciona assim como emissor/receptor. Quanto maior a frequência, maior a resolução obtida e mais precisão se tem na visualização das estruturas superficiais. Conforme a densidade e a composição das interfaces, a atenuação e mudança de fase dos sinais emitidos variam, sendo possível a tradução em uma escala de cinza, que formará a imagem dos órgãos internos.

O preciso Efeito Doppler da ultrassonografia permite, também, conhecer o sentido e a velocidade do fluxo sanguíneo. Por não utilizar radiação ionizante, como na radiografia e na tomografia computadorizada, é um método relativamente inócuo, pouco dispendioso e ideal para avaliar a evolução fetal.

A ultrassonografia é um dos métodos de diagnóstico por imagem mais versáteis e ubíquos, de aplicação relativamente simples. Nas últimas duas décadas do século XX, o desenvolvimento tecnológico transformou esse método em um instrumento poderoso de investigação médica dirigida, exigindo treinamento constante e uma conduta participativa do examinador.[2]

Características[editar | editar código-fonte]

Esta modalidade de diagnóstico por imagem apresenta características próprias:

  • É um método não invasivo ou minimamente invasivo.
  • Apresenta a anatomia em imagens seccionais ou bidimensionais, que podem se adquiridas em qualquer orientação espacial. Ultimamente a ecografia tridimensional está em desenvolvimento mas ainda não é um verdadeiro tridimensional mas sim a reconstrução informática em três dimensões das imagens previamente adquiridas em bidimensional[3]. (A versão 4D é interpretada como a aquisição 3D em tempo real).
  • Não possui efeitos nocivos significativos dentro das especificações de uso diagnóstico na medicina.
  • Não utiliza radiação ionizante.
  • Possibilita o estudo não invasivo da hemodinâmica corporal através do efeito Doppler.
  • Permite a aquisição de imagens dinâmicas, em tempo real, possibilitando estudos do movimento das estruturas corporais.
Exemplo de ultrassonografia

O método ultrassonográfico baseia-se no fenômeno de interação do som com os tecidos, ou seja, a partir da transmissão de onda sonora pelo meio, observamos as propriedades mecânicas dos tecidos. Assim, torna-se necessário o conhecimento dos fundamentos físicos e tecnológicos envolvidos na formação das imagens do modo pelo qual os sinais obtidos por essa técnica são detectados, caracterizados e analisados corretamente, propiciando uma interpretação diagnóstica correta.

Além disso, o desenvolvimento contínuo de novas técnicas, a saber: o mapeamento Doppler, os meios de contraste, os sistemas de processamento de imagens em 3D, as imagens de harmônicas e a elastometria exigem um conhecimento ainda mais amplo dos fenômenos físicos.

A ultrassonografia pode contribuir como auxílio no diagnóstico médico e veterinário, sendo sua aplicação mais ampla atualmente em seres humanos. Muito utilizado em obstetrícia, sobretudo na avaliação de aspectos morfofuncionais. Permite ainda a orientação de processos invasivos mesmo antes do nascimento.

Interage e auxilia a todas as demais especialidades médicas e cada vez mais se afirma como um dos pilares do diagnóstico médico na atualidade.

Impedância[editar | editar código-fonte]

Na fronteira entre dois meios com diferentes impedâncias acústicas[4] a interação da onda incidente com a fronteira entre elas resulta em uma onda refletida e uma onda transmitida (ou refratada). A impedância acústica determina quanto da onda incidente é refletida e quanto é transmitida.

Se a impedância acústica dos dois meios for a mesma , Z1=Z2, não há onda refletida e a onda inteira é transmitida

Se Z1<<Z2 (por exemplo, som indo do ar para a água), quase todo o som é refletido. É por esse motivo que um gel de acoplamento acústico deve ser usado entre o transdutor e a pele para eliminar bolsões de ar.

Atenuação[editar | editar código-fonte]

Uma onda sonora se propagando em um meio é atenuada[5]. Há uma diminuição na intensidade devido a fatores como viscosidade e condução de calor. A atenuação é causada principalmente pelo espalhamento e absorção nos tecidos (na forma de calor) do feixe incidente.

Processo de formação da imagem[editar | editar código-fonte]

Em imageamento por ultrassom, um pulso curto de energia mecânica é enviado para os tecidos. O pulso viaja na velocidade do som, e com as mudanças nas propriedades acústicas dos tecidos, uma fração do pulso é refletido como um eco que volta para a fonte. Armazenando os ecos ao longo do tempo, assim como a intensidade do mesmo, obtemos informações sobre os tecidos ao longo do caminho.

A criação de uma imagem digital a partir das ondas ultrassônicas se dá em 3 etapas: produção da onda sonora, recepção do eco e interpretação do eco recebido.

Produção da onda sonora[editar | editar código-fonte]

Transdutor

Ultrassom é tipicamente produzido utilizando um transdutor piezoelétrico. O transdutor é o componente do aparelho de ultrassonografia que entra em contato com o paciente e é conectado ao restante do equipamento através de um cabo.

Um material piezoelétrico converte uma tensão (ou pressão) em um campo elétrico, e vice versa. Transdutores usados para imageamento utilizam cerâmica piezoelétrica sintética, normalmente titanato zirconato de chumbo (PZT).

Uma voltagem oscilando com alta frequência aplicada através do material piezoelétrico cria uma onda sonora com a mesma frequência. Uma pressão oscilante aplicada a um material piezoelétrico cria uma voltagem oscilando através dele. A medida dessa voltagem fornece uma maneira de registrar ondas ultrassônicas. O mesmo material piezoelétrico pode funcionar tanto como fonte quanto como detector!

O som é direcionado pelo formato do transdutor ou por sistemas mais complexos de controle. As ondas ultrassônicas são geradas em intervalos constantes de cada milissegundo. Durante esses intervalos, há a captação das ondas que são refletidas.

A direção do feixe é rapidamente alterada para cobrir uma região do corpo em forma de leque. Isso pode ser feito com um arranjo de transdutores que são pulsado sequencialmente, ou com um arranjo faseado de transdutores que são pulsados juntos.

De acordo com suas propriedades físicas, a onda em questão apenas se propaga em meio material e, durante o caminho percorrido, encontram diferentes superfícies de diferentes materiais e propriedades. Ao esbarrar com a superfície entre dois meios de impedâncias acústicas diferentes, a onda é refletida e retorna ao transdutor.

O som é parcialmente refletido (gera o eco) pelas interfaces formadas pelos diferentes tecidos do corpo. Portanto, o som é refletido por qualquer lugar em que a densidade do corpo mude.

A frequência do ultrassom não é afetada pelas mudanças na velocidade do som conforme o feixe acústico se propaga através dos diferentes meios. O comprimento de onda do som depende do meio. Quanto maior for a frequência emitida pelo transdutor, maior será a resolução da imagem. Contudo, se a frequência for muito alta, o campo de visualização fica restringido a alguns centímetros de profundidade. Desse modo, a frequência a ser utilizada depende da estrutura a ser analisada.

Existem alguns tipos de transdutores. Entre eles estão: o convexo, com a frequência variando entre 3 a 6 MHz (utilizado para exames obstétricos); o linear, com a frequência variando entre 5 a 11 MHz (utilizado para exames superficiais como mama e tireoides); convexo endocavitário, com a frequência variando entre 5 a 11 MHz (utilizado para exames de próstata e genitália interna feminina).[6]

Recepção dos ecos[editar | editar código-fonte]

Diagrama ilustrando o processo do ultrassom na análise do fluxo sanguíneo (baseado no efeito doppler)

O oposto também ocorre, ou seja, ao receber estímulos mecânicos (ondas ultrassônicas), os cristais vibram e geram uma diferença de potencial elétrico, causando impulsos elétricos, os quais se deslocam para o scanner de ultrassom. O scanner processa-os e transforma-os em uma imagem digital. Desse modo, percebe-se que a ultrassonografia é uma técnica baseada na leitura de ecos.

Formação da imagem[editar | editar código-fonte]

O scanner sonográfico determina três informações de cada eco recebido:

  1. Quanto tempo levou desde a transmissão até à recepção do eco.
  2. A partir do intervalo de tempo, calcula a distância (profundidade) onde o foco se formou, possibilitando uma imagem nítida do eco na dada profundidade.
  3. Qual a intensidade do eco.

Quando o scanner sonográfico determina estas 3 informações, ele pode codificar cada pixel da imagem com a intensidade.

A transformação do sinal recebido numa imagem pode ser explicada usando uma planilha como analogia. Imagine o transdutor localizado na primeira linha, ocupando várias colunas. Ele envia impulsos para baixo, em cada coluna da planilha. Então espera para ver quanto tempo cada impulso leva para retornar (eco). Quando mais demorar, mais o sinal se desloca para baixo na coluna correspondente.

Um plot da intensidade do eco versus o tempo é chamado um scan A. Para formar uma imagem bidimensional, é necessário scanear em muitas direções diferentes. Em um scan B, o brilho da tela corresponde à intensidade do eco, plotado versus posição no corpo no plano do escaneamento. O transdutor do scan B envia um feixe estreito dentro do corpo. A intensidade do eco determina a cor que a célula vai ter (branco para um eco forte, preto para um muito fraco, e graduações de cinza para as intensidades intermédias). Quando ocorre a transição entre dois meios com grande diferença de impedâncias, maior será a intensidade do eco e, desse modo, mais branca será a imagem gerada. Ou seja, quanto maior o eco, mais intensa (branca) será a imagem gerada.

Commons
O Commons possui imagens e outras mídias sobre Ultrassonografia

Outros métodos de imagem incluem movimento ou modo M. Observar o batimento do coração como uma função do tempo. Detectar som retroespalhado de estruturas em um órgão que são menores que um comprimento de onda.

Pulso Eco[editar | editar código-fonte]

Um pulso curto (tipicamente 0.5 μs de duração com uma frequência central de cerca de 5MHz) é aplicado ao tecido por um transdutor piezoelétrico. O pulso viaja com uma velocidade de cerca de c =1540 m s−1. Quando ele se aproxima de uma fronteira entre dois tecidos com impedâncias acústicas diferentes, parte do pulso incidente é refletido como um eco, que pode ser detectado pelo mesmo transdutor piezoelétrico.

Quanto maior o tempo entre a geração e a detecção do pulso, mais longe a fronteira refletiva. Fronteiras múltiplas produzem múltiplos ecos, com cada eco correspondendo a uma distância diferente da fonte à fronteira. .

Efeito Doppler[editar | editar código-fonte]

Quando a fonte de um ultrassom está se movendo, a frequência da onda observada por um receptor estacionário é diferente da frequência da fonte. Esse fenômeno é chamado efeito Doppler. Quando a fonte está se movendo na direção do receptor, a frequência é maior, e quando a fonte se afasta do receptor, a frequência é menor. Em aplicações médicas de ultrassom, a onda detectada é frequentemente uma reflexão de tecido em movimento, como hemácias no sangue. A diferença entre as frequências contém informações sobre a velocidade do objeto. Essas informações podem ser usadas para criar mapas de fluxo sanguíneo.

Veja também[editar | editar código-fonte]

Referências[editar | editar código-fonte]

  1. «What is a Medical Ultrasound?». LiveScience.com. Consultado em 9 de novembro de 2015 
  2. «O que é uma Ultra-sonografia (Sonograma) Diagnóstica». Consultado em 6 de novembro de 2015 
  3. Seabra, J.C.R. «Reconstrução e Diagnóstico 3D Ecográfico da Lesão Aterosclerótica» (PDF). Consultado em 03 de fevereiro de 2013  Verifique data em: |acessodata= (ajuda)
  4. BUSHBERG, Jerrold (2002). The essential physics of medical imaging. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins 
  5. HOBBIE, Russel (1997). Intermediate physics for medicine and biology. New York: Springer 
  6. Masselli, Ivan Barraviera. «MANUAL BÁSICO DE ULTRASSONOGRAFIA» (PDF). Universidade Federal de São Paulo Escola Paulista de Medicina Departamento de Diagnóstico por Imagem Liga Acadêmica de Radiologia. Consultado em 6 de novembro de 2015  line feed character character in |jornal= at position 34 (ajuda)